大家不觉得fork和exec函数很奇怪吗？

dulao5

小弟最近刚开始研究unix编程，看的是《unix环境高级编程》这本书，疑问很多，在此先请教一个问题：

书上说除了init进程以外，unix创建进程唯一的办法就是使用fork系统调用。
那么我的疑问是：unix为什么要以fork的方式创建进程？为什么这样设计？

书上说fork有两个作用：1。执行代码分支；2. 用exec调用新的程序；

1. 执行代码分支的确很方便，但是为了一个很小的分支复制整个父进程，我感觉这样很不聪明。

2. 用exec调用其他程序就更麻烦了。
fork要先把父进程复制一份内存空间（虽然有写时复制技术可以优化这点，但是还是很麻烦），并产生了新的进程id，然后exec在子进程空间中运行，载入目标程序的正文段代码和其他内存分配，这样就把刚才fork后产生的主进程内存空间副本覆盖掉了。然后目标程序执行完毕退出。内核将信号通知给父进程。
由于目标程序的代码已经被载入并覆盖到进程空间，那么有个矛盾：
exec函数后面的代码还执行吗？
（1）如果执行，那么由于fork产生的内存空间已经被覆盖掉了，正文段又要重新载入吗？
（2）如果不执行，那么exec的返回值怎么处理？if(execlp("./sub", sub_arg, NULL) < 0)的比较语句如何执行？

创建一个新进程需要如此捣腾，绕的弯路也太大了吧，为什么后来没有采用CreateProcess这种简单调用的方式呢？

后面是我写的代码，经过我的测试。exec函数执行成功后的代码不会执行了，是我的测试代码有错吗？

当然，官方的fork和exec系列函数解释非常滴水不露，fork产生新进程，复制进程空间，exec重新载入了新的程序文件，这样目的是达到了，exec后面的代码不执行也是合理的。但是unix为什么采用这么别扭的设计？
也许在unix产生的年代，结构化的思想还不是很受重视，导致这样的设计一直延续？而unix太伟大了后人一直没有超越当年的前辈，从而不敢逾越？

1. 
   
2. 。。。。。
   
3. int main(int argc, char * argv[], char * envp[])
   
4. {
   
5.     pid_t cpid;
   
6.     char sub_arg[256] = "-l";
   
7. 
   
8.     if(cpid = fork() == 0)
   
9.     {
   
10.         ////注意这里，if是需要execlp函数返回的，if编译后的比较语句应该在execlp返回后执行
    
11.         if(execlp("./sub", sub_arg, NULL) < 0)   
    
12.             perror("execlp error");
    
13. 
    
14.         //经过我测试，这段代码没有执行，没有输出，也没有写文件
    
15.         if(-1 == printf("\n exec end \n"))
    
16.         {//记录日志，防止printf由于标准输出可能已经被关闭导致的失败
    
17.            FILE *fp = fopen("log", "w+");
    
18.            if(fp==NULL){
    
19.                perror("log error");
    
20.                exit(0);
    
21.            }
    
22.            fputs("run log", fp);
    
23.            fclose(fp);
    
24.         }
    
25.     }
    
26.     else
    
27.     {
    
28.         int i=0;
    
29.         wait(&i);
    
30.         printf("main end\n");
    
31.     }
    
32. }
    
33. 
    

复制代码

下面是另一段测试代码，说明exec系列函数语义如此特别，导致这样的代码不能执行：

1. 
   
2. int main(int argc, char * argv[], char * envp[])
   
3. {
   
4.     char sub_arg[256] = "-l";
   
5. 
   
6.     if(execlp("ls", sub_arg, NULL) < 0)
   
7.          perror("execlp error");
   
8. 
   
9.     //下面的代码不会执行了， 我们会看到程序仅仅输出了一次 ls -l 的结果
   
10. 
    
11.     if(execlp("ls", sub_arg, NULL) < 0)
    
12.          perror("execlp error");
    
13. 
    
14.     if(execlp("ls", sub_arg, NULL) < 0)
    
15.          perror("execlp error");
    
16. 
    
17. }
    

复制代码

lenovo

〉〉exec函数后面的代码还执行吗？
你看书都不仔细，还写代码来验证。
哎。

isjfk

CreateProcess 简单吗？


那是你没有进行复杂的进程创建。等你用到了，就会发现这个函数后面要跟着一大串的参数...

dulao5

to 2楼：
如果不执行，那么if如何得到exec的返回值？？

to 3楼:
我是说实现起来CreateProcess更简单。而不是程序员调用简单。实现时， 比先fork复制一块内存，然后exec再载入覆盖这块内存，再加个写时复制技术进行优化。。进行了两次复制。。如此捣腾是不是绕了弯路了？
为什么不直接由内核载入exec的目标程序，然后返回新进程id呢？

mq110

原帖由 dulao5 于 2006-6-16 16:26 发表
to 2楼：
如果不执行，那么if如何得到exec的返回值？？

to 3楼:
我是说实现起来CreateProcess更简单。而不是程序员调用简单。实现时， 比先fork复制一块内存，然后exec再载入覆盖这块内存，再加个写时复制技 ...

去看man手册.

If any of the exec functions returns, an error will have occurred.  The return value is -1, and the global  variable
       errno will be set to indicate the error.

莫愁

原帖由 dulao5 于 2006-6-16 16:26 发表
to 2楼：
如果不执行，那么if如何得到exec的返回值？？

to 3楼:
我是说实现起来CreateProcess更简单。而不是程序员调用简单。实现时， 比先fork复制一块内存，然后exec再载入覆盖这块内存，再加个写时复制技 ...

在传统的 UNIX 程序中，fork 的目的在 99% 的情况下不是为了 exec。
因此，当然不能直接 load 新进程的可执行镜像。

dulao5

谢谢mq110 的提醒，看起来是返回值何时返回的问题我没搞清楚

to 莫愁 ：
我依然感觉从init逐步fork调用其他程序的方式很别扭。
虽然你说99%不是为了exec,但是我还是觉得应该为创建新进程做个专门的系统调用

isjfk

原帖由 dulao5 于 2006-6-16 16:26 发表
to 2楼：
如果不执行，那么if如何得到exec的返回值？？

to 3楼:
我是说实现起来CreateProcess更简单。而不是程序员调用简单。实现时， 比先fork复制一块内存，然后exec再载入覆盖这块内存，再加个写时复制技术进行优化。。进行了两次复制。。如此捣腾是不是绕了弯路了？
为什么不直接由内核载入exec的目标程序，然后返回新进程id呢？

exec 如果执行成功会返回值吗？看书没有？

fork 的作用只是“克隆”一个自身，有很多程序都只 fork 而不 exec 的，比如 apache。你可以把这看成 UNIX 的哲学：一个工具只做一件事，并且要把它做好。

PS：新建一个进程很容易嘛？你需要划一块内存、建立虚拟内存映像、读入程序文件、建立进程描述表、环境变量、标准输入输出、vnode table等等各种各样的初始配置。实际上先 fork 后 exec，正是 UNIX 创造者懒惰的表现...

[ 本帖最后由 isjfk 于 2006-6-16 16:43 编辑 ]

lenovo

原帖由 dulao5 于 2006-6-16 16:41 发表
谢谢mq110 的提醒，看起来是返回值何时返回的问题我没搞清楚

to 莫愁 ：
我依然感觉从init逐步fork调用其他程序的方式很别扭。
虽然你说99%不是为了exec,但是我还是觉得应该为创建新进程做个专门的系统调用

要么接受它，
要么改变它！

isjfk

原帖由 dulao5 于 2006-6-16 16:41 发表
谢谢mq110 的提醒，看起来是返回值何时返回的问题我没搞清楚

to 莫愁 ：
我依然感觉从init逐步fork调用其他程序的方式很别扭。
虽然你说99%不是为了exec,但是我还是觉得应该为创建新进程做个专门的系统调用

我记得好像是有，只不过把 fork 和 exec 包装了一下而已。很少用到。